Электропривод с регулированием натяжения обрабатываемого упругого материала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7155 А 2 02 Р 5 О НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ДЕТЕЛЬСТ ВТОРСКО13при радс изводственном металлический ьство СС 5/00, 198 ДС РЕГ БРАБАТ ИАЛА ится к ользова 3.УЛИРОВАЫВАЕМОлектротех о для уп 7 ай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) ЭЛЕКТРОПРИВОНИЕМ НАТЯЖЕНИЯ ОГО УПРУГОГО МАТЕР(57) Изобретение отнонике и может быть ис равления электродвигателями поточных линий. Целью изобретения является повышение стабильности работы электропривода в зоне высоких скоростей. Электропривод содержит последовательно соединенные ПД- звено 16 и блок 17 перемножения, выход которого соединен с четвертым входом суммирующего усилителя 12. Первый вход ПД- звена 16 соединен с выходом задатчика 3 натяжения. Второй вход ПД-звена 16 соединен с выходом датчика 7 натяжения. В данном устройстве происходит адаптация регулятора натяжения с перестройкой его из ПИ-регулятора в ПИД-регулятор, в результате чего достигается компенсация постоян. ной времени объекта. 3 ил.1387155 бо, 1Рпд = , тпд =7к Оуо где рю = 2 К К т гюгК,= - ";ЧЧ., Чн пропорционально-дифференциальное ПД-звено 16 с двумя входами и блок 17 пе ремножения, причем первый вход ПД-звена 16 подключен к выходу задатчика 3 натяжения, его второй вход - к выходу датчиКию КРю Тб 45 50 55%од (р) = Ккрпдтпдр Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в электро- приводах поточных линий, оснащенных унифицированными системами прямого регулирования натяжения обрабатываемого упругого материала (бумажного полотна, металлической полосы и др.), и является усовершенствованием изобретения по авт. св. Мо 1163449.Цель изобретения - повышение стабильности работы электропривода в зоне высоких скоростей.На фиг. 1 представлена функциональная схема электропривода; на фиг. 2 - логарифмические частотные характеристики; на фиг. 3 - переходные функции системы.Электропривод содержит электродвигатель 1 постоянного тока, подключенный к вентильному преобразователю 2, в цепь управления которого включены задатчик 3 натяжения и последовательно соединенные адаптивный пропорционально-интегральный регулятор 4 натяжения, регулятор 5 частоты вращения и регулятор 6 тока, вторые входы которых соединены соответственно с выходами датчиков натяжения 7, частоты вращения 8 и тока 9. Регулятор натяжения выполнен в виде параллельно включенных пропорционального 10 и интегрирующего 11 усилителей, соединенных своими выходами с первым и вторым входами суммирующего усилителя 12, а также подключенного к входу интегратора блока 13 перемножения, соединенного своими входами соответственно с выходом датчика натяжения и через согласующий усилитель 14 - с выходом датчика частоты вращения. В регулирующую часть входит корректирующая резистивно-емкостная цепь 15, один из выводов которой подключен к выходу согласующегоусилителя, а другой вывод - к третьему входу суммирующего усилителя. Электропривод содержит также активное ка 7 натяжения, выход ПД-звена 16 соединен с первым входом блока 17 перемножения, второй вход которого соединен с выходом согласующего усилителя 14, а выход блока 17 перемножения подключен к четвертому входу суммирующего усилителя 12. Электропривод работает следующим об. разом,Изменение скорости электропривода линии, осуществляемое с помощью напряжеНня Убдп, ОбуСЛаВЛИВаЕт ВарИацИЮ ХараК- теристик объекта регулирования контура натяжения (ЛАХ %о, фиг, 2). При,этом происходит деформация ЛАХ объекта как в зоне нижних частот, так и в окрестности частоты упругих колебаний ао,5 10 15 20 25 30 35 2В области скоростей Ч ( Ч ( Чк (Ч., Чн - критическая и нижняя скорости электропривода) электропривод представляет собой колебательное звено с коэффициентом демпфирования о = Ч, а в области Чк ( Ч ( Чп (Чп - верхняя скорость электропривода) становится апериодическим звеном второго порядка с постоянными времени Т 1 и Тр. При этом по мере увеличения скорости от Чк до Чп постоянная времени Т 1 возрастает, что обуславливает деформацию ЛАХ %ро и ЛФХ рро разомкнутого контура натяжения в зоне существенных частот со снижением частоты среза аоо и запаса по фазе Ь ро (фиг. 2, характеристики, показанные пунктирными линиями). Это приводит к существенному увеличению длительности и колебательности переходных процессов в известном электроприводе на верхних скоростях.Для стабилизации динамики системы введено адаптивное корректирующее устройство, состоящее из активного ПД-звена 16 и блока 17 перемножения, а коэффициент передачи ПД-звена 16 рпд и его постоянная времени тпд определяются из условия- динамический коэффициент усиления регулятора натяжения;- нижняя скорость движения материала;0,5 4 КиКюрТбауо - юр -1 - частота упругих коле"ид баний второго рода;- механико-технологические параметры ипостоянная временинатяжения материала;Тм в механическ постоянная времени электропривода;Кн - коэффициент передачи обратной связи контура натяЖения. Передаточная функция канала коррекции Чгде К. = - , - коэффициент коррекции, реализуемый блоком 17 перемножения.Значение Кк пропорционально диапазону изменения скорости электропривода, поскольку второй вход блока 17 перемноже 1387155ния подключен к выходу согласующего усилителя 14, напряжение которого 1.Ь пропорционально выходному напряжению 1 А датчика 8 частоты вращения.Настройка канала коррекции выполнена так, что при Ч =,Чи, кр" = р.,где значения Кк и в определены.Соответствующие ЛАХ %лд канала коррекции на нижней Ч, критической Чк и верхней Ч. скоростях построены на фиг. 2, откуда видно, что в области скоростей Ч ( Ч ( ( Чк канал практически не оказывает влияния на систему регулирования, а при Чк ( ( Ч ( Чв вводит в закон регулирования реальную производную, значение которой пропорционально Ч. При этом результирующая ЛАХ регулятора натяжения совместно с каналом коррекции имеет вид, показанный точечной линией 1 для скорости Ч.). Таким образом, в зависимости от структуры объекта происходит адаптация регу лятора натяжения с перестройкой его из пропорционально-интегрального регулятора (для объекта - колебательного звена в зоне скоростей Чн ( Ч ( Чк) в пропорционально-ннтегрально-дифференциальный регулятор (для объекта - апериодического звена второго порядка в зоне скоростей Чк (( Ч ( Чв). В результате достигается компенсация постоянной времени Т объекта, а следовательно, стабилизация частотных %ро, ра и переходных характеристик системы.В предлагаемом электроприводе обеспечивается высокое качество стабилизации динамики системы регулирования во всем диапазоне рабочих скоростей, как при Ч ( Ч, така и при Ч ) Чл.Формула изобретенияЭлектропривод с регулированием натяжения обрабатываемого упругого материала по авт. св.1163449, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы в зоне высоких скоростей, в него введены активное ПД-звено с двумя входами н блок перемножения, причем первый вход ПД-звена подключен к выходу задатчика натяжения, его второй вход - к выходу датчика натяжения, выход ПД-звена соединен с первым входом блока перемножения, второй вход которого соединен с выходом согласующего усилителя, выход блока перемножения подключен к четвертому входу суммирующего усилителя пропорционально-интегрального регулятора натяжения.